基于《FEM9.851堆垛機作業(yè)循環(huán)》標準的特殊立體庫吞吐量出入庫頻率計算

[摘要]基于FEM9.851標準，探討了固定轉(zhuǎn)彎堆垛機、一個出入口型式，固定轉(zhuǎn)彎堆垛機、兩個出入口型式，切換裝置的轉(zhuǎn)彎堆垛機、多個出入口型式，智能行車型式等幾種不同出入庫形式立體庫的出入庫頻率計算方法，對特殊立體庫吞吐量出入庫頻率的計算進行了探索。

[關(guān)鍵詞]FEM9.851;堆垛機;立體庫;出入庫頻率

[中圖分類號]TH246[文獻標識碼]A[文章編號]1005-152X（2021）12-0118-05

Calculation of Inbound and Outbound Frequency of Special-purpose AS/RS Based on FEM9.851 Stacker Operating Cycle Standard

MA Xiao

（Shanxi Wetalent Logistics Equipment Technology Co.，Ltd.，Taiyuan 030000，China）

Abstract：Based on the FEM9.851 standard，this paper looked at the method to calculate the inbound and outbound frequency of varied AS/RS under different workshop setups including one fixed turning stacker with one entry/exit，one fixed turning stacker with two entries/ exits，one switchable turning stacker with multiple entries/exits，and one smart drive model stacker，etc.，which constituted an attempt on the calculation of the inbound and outbound frequency of special AS/RS.

Keywords：FEM9.851;stacker;AS/RS;inbound and outboundfrequency

0引言

歐洲機械搬運協(xié)會2003年頒布的《FEM9.851堆垛機作業(yè)循環(huán)》標準，我國的《JB/T9018-2011自動化立體倉庫設(shè)計規(guī)范》，對常規(guī)立體庫的出入庫頻率計算、測試做了詳細的說明，是物流行業(yè)在規(guī)劃方案時進行數(shù)據(jù)分析的重要依據(jù)。這兩個標準中，F(xiàn)EM比JB的標準更詳細，詳細給出了立體庫庫區(qū)空間特征點的選擇方法，給出了詳細的計算出入庫頻率的流程分析、計算步驟與公式，為準確計算提供了很好的依據(jù)，在實際使用中也得到了大量的驗證。

但隨著市場上各種型式立體庫的出現(xiàn)，該標準已經(jīng)不能完全涵蓋市場所需。目前與客戶接觸時。一個特殊的布局能不能滿足生產(chǎn)節(jié)拍成為使用方與方案規(guī)劃方討論的焦點，本文擬對固定轉(zhuǎn)彎立體庫、切換轉(zhuǎn)彎立體庫、智能行車立體庫的出入庫頻率計算進行探討。

1固定轉(zhuǎn)彎堆垛機、一個出入口型式立體庫的出入庫頻率計算

圖1是一個固定轉(zhuǎn)彎、雙深位型式的立體庫俯視圖，這樣的布排在有限的空間內(nèi)可以存放更多的貨物，所用的設(shè)備還最少。圖中除了貨架只用了一臺堆垛機和一套出入庫輸送系統(tǒng)，顯然投資應(yīng)該是最小的，那么這樣的布置出入庫頻率怎么計算呢？

在FEM9.851標準中，對雙深位立體庫出入庫頻率的計算，按照圖2模型選特征點進行計算。

圖中E點為入庫點、A點為出庫點、P1、P2兩個特征坐標點則按照表1坐標參數(shù)進行尺寸選擇。

按照此標準，以庫房50m長，高度12m計算，算出的坐標點見表2。

圖1所示，如果巷道沒有轉(zhuǎn)彎，堆垛機在直線段運行，而堆垛機以常規(guī)速度120m/min運行、起升速度為24m/min、貨叉速度為空載60m/min、滿載30m/min 計算，按照FEM9.851模式，該庫位直線段設(shè)計，計算的結(jié)果如圖3所不，可見復(fù)合作業(yè)為27次每小時。

但實際上，由于堆垛機在兩個巷道中運行，此計算不符合實際情況，按照圖1的布置，堆垛機在行駛到最左端的轉(zhuǎn)彎處時，線速度會從直線段的120m/ min突降為30m/min，按照巷道中心距6.5m計算，該半徑彎曲段需要時間t1很容易算出來，即：t1=l1/v= 6.5m*3.14/2/30=0.34min。

由于貨物正態(tài)分布在兩個巷道中，堆垛機平均行駛在兩個巷道中，因此0.34min內(nèi)如果行駛在直線段上，堆垛機應(yīng)該行駛距離為：L2=0.34*120=40m，這一行駛過程是影響堆垛機效率的重要因素，在兩個巷道的計算上就應(yīng)該疊加起來考慮，如圖4所不，第一段實際運行50m，轉(zhuǎn)彎處折合為40m，第二段為50m，合計140m，按照此段計算堆垛機運行出入庫頻率應(yīng)重新選點。

按照FEM9.851，兩個巷道加固定轉(zhuǎn)彎，折合到單巷道運行，應(yīng)為140m長單巷道運行。圖4下半部分為按照140m長巷道運行的計算模型

模擬疊加上轉(zhuǎn)彎部分后，計算出的特征坐標點見表3。

按照此特征坐標點計算的結(jié)果如圖5所示，可見復(fù)合作業(yè)為19次每小時。

至于以上計算是否為最佳的速度搭配，還要看速度與距離運行曲線。此過程中，以E點到P1點為例，繪制水平運行與升降兩個速度與距離曲線可以看出（如圖6所示），此速度與加速度匹配是比較完美的。

2固定轉(zhuǎn)彎堆垛機、兩個出入口型式立體庫的出入庫頻率計算

如果布置圖調(diào)整如圖7所示，兩個巷道有兩個出入口，那么出入庫頻率的計算應(yīng)該包含實際的運行軌跡，計算的結(jié)果如圖8所示，可見復(fù)合作業(yè)為13次每小時。

從單一巷道運行次數(shù)27次，到單一巷道單面出入庫型式的運行19次，到雙面出入庫的13次，對效率的影響非常大。是否能達到或者滿足客戶需求，需要慎重考慮。

在實際使用中，如果如圖4的型式，可以利用WMS軟件進行干預(yù)。其使用原理是，在出入庫的過程中，讓客戶在入庫或者MES生產(chǎn)時，根據(jù)最終客戶的需求，按照巷道有序進行存取。比如第一巷道只放北京某客戶的貨物，第二巷道只放南京某客戶的貨物，這樣就會出現(xiàn)當北京的客戶裝貨，南京的客戶不裝貨時或者分時控制的情況下，可以盡量減少堆垛機轉(zhuǎn)彎的時間浪費，從而大大提高效率。

3切換裝置的轉(zhuǎn)彎堆垛機、多個出入口型式立體庫的出入庫頻率計算

有的立體庫布置需要更多的巷道和更少的堆垛機，那么就需要切換裝置。天地軌道的切換為更多巷道使用更少堆垛機提供了可能。2003年筆者參與建設(shè)的廣州白云機場南航機修庫，當時15個巷道只運用了3臺堆垛機。

切換裝置的使用，其影響占用了系統(tǒng)的時間，所以要在計算頻率時按照圖1轉(zhuǎn)彎的方法疊加到運行上進行考慮。比如1巷道入3巷道出，還是1巷道入2巷道出，然后加權(quán)計算到綜合系統(tǒng)中。其計算模型如圖9-12所示。

某個案例中，如果第一巷道到第二巷道，如圖10 為12次每小時;如果第一道到第三巷道，由于滑行轉(zhuǎn)彎距離更長，計算的結(jié)果為11次每小時;再加上實際運行或者軟件調(diào)度的要求為第一到第二為60%的時間，第一到第三為40%的時間，那么加權(quán)計算復(fù)合效率應(yīng)該是：12×60%+11×40%=11.6次每小時。

4智能行車型式立體庫的出入庫頻率計算

如圖13所不，采用行車式堆垛機進行不同的巷道切換，其出入庫的計算方法實際上是一樣的。在每個巷道中按照直線段計算，切換的過程折合為堆垛機轉(zhuǎn)彎的運行，然后利用FEM9.851的計算模型即可得出。

智能行車的種類非常多，可以將其轉(zhuǎn)換為堆垛機的計算模型，其結(jié)果就很容易計算出來。

5利用仿真結(jié)果對計算結(jié)果進行校核

實踐中也有大量的仿真軟件可以投入使用，供決策參考。在一個多點輸入輸出的立體庫中，以上的計算到底是否正確，在設(shè)備投入之前，再利用仿真的結(jié)果進行校核，可以使其更接近于真相，數(shù)據(jù)更準確。

6結(jié)語

物流方案適合客戶的才是最好的。如何規(guī)劃一個適合客戶又投資較少的方案，需要反復(fù)比較，深入探討。目前，單純的立體庫趨向于與周邊設(shè)備融合為一體，其功能也越來越復(fù)雜，出入庫常常有多層多排多列出入，出入庫頻率分析不好會直接影響工廠的成敗。

有效的較為準確的計算可以為決策提供依據(jù)，但這些計算需要逐步分解，細致準確。只有把每一步都計算進去才是準確的，才是可以為決策提供幫助的。希望我們的研究能有助于提升出入庫頻率計算效率。

[參考文獻]

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